基于柵極驅(qū)動(dòng)、運(yùn)放的家用空調(diào)電源解決方案

第第頁基于柵極驅(qū)動(dòng)、運(yùn)放的家用空調(diào)電源解決方案必易微作為高性能（模擬）及數(shù)?；旌希ㄐ酒┕?yīng)商，提供一站式整體解決方案。本次帶來家用空調(diào)（電源）解決方案，炎夏將至，提醒大家降溫防暑。

空調(diào)也叫“熱泵”，顧名思義就是泵送熱量，空調(diào)制冷制熱的（工作原理）就是以制冷劑為載體將熱量來回搬運(yùn)。制冷時(shí)，制冷劑從室內(nèi)吸收熱量搬運(yùn)到室外，使室內(nèi)溫度降低；制熱時(shí)，制冷劑從室外吸收熱量搬運(yùn)到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高。通俗一點(diǎn)來講，空調(diào)只是熱量的搬運(yùn)工。壓縮機(jī)、膨脹閥、冷凝器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)等是空調(diào)搬運(yùn)熱量的核心組件，需要復(fù)雜、可靠的電源系統(tǒng)做支撐。

圖1.家用空調(diào)內(nèi)機(jī)應(yīng)用框圖

圖2.家用空調(diào)外機(jī)應(yīng)用框圖

以上兩張圖展示了家用空調(diào)內(nèi)機(jī)和外機(jī)的系統(tǒng)框圖。其中，必易微提供的（AC）-（DC）轉(zhuǎn)換、DC-DC轉(zhuǎn)換、（柵極驅(qū)動(dòng)）、運(yùn)放解決方案，可以幫助打造強(qiáng)健的空調(diào)電源系統(tǒng)。

AC-DC方案

方案1

反激方案

KP3667X是集成700V（高壓）MOS的SSR功率開關(guān)管系列（產(chǎn)品），包含KP36673、KP36674和KP36675。它內(nèi)置700V高壓?jiǎn)?dòng)JFET，可以省去啟動(dòng)（電阻），降低啟機(jī)延遲和待機(jī)功耗；內(nèi)部具有（高精度）132kHz開關(guān)頻率（振蕩器），且?guī)в卸额l功能以優(yōu)化EMI；集成完備的保護(hù)功能。

KP3637X是集成700V高壓MOS、帶LineOVP/BOP功能的SSR功率開關(guān)管系列產(chǎn)品，包含KP36373和KP36374。LineOVP/BOP功能使電源在輸入電壓異常時(shí)停機(jī)保護(hù)，從而增加了電源的可靠性；KP3637X的LineOVP/BOP功能可以滿足DC輸入和AC輸入兩種配置方式。

方案2

非隔離方案

KP32652是一款固定15V輸出的非隔離功率開關(guān)管，支持Buck和Buck-Boost拓?fù)?。KP32652將反饋電阻集成，可以解決傳統(tǒng)反饋電阻外置方案容易受干擾導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定的問題。

表1.AC-DC方案選型表

DC-DC方案

空調(diào)電路板空間非常緊湊，強(qiáng)電和弱電交叉布局，從而對(duì)DC-DC的功能有著特殊的需求，KP522302E

是專門為白電應(yīng)用打造的第三代解決方案：

優(yōu)勢(shì)1

優(yōu)秀的（EMC）表現(xiàn)

固定500kHz工作頻率，兼顧效率，EMC和Bom成本。

特別調(diào)制的MOS開啟壓擺率和關(guān)閉壓擺率，極大降低DC-DC的輻射能量。

增加抖頻功能，工作頻率從94%Fsw到106%Fsw之間來回平滑變化，從而降低倍數(shù)工作頻率點(diǎn)的電場(chǎng)和漏磁峰值輻射能量。白電應(yīng)用對(duì)成本比較敏感，所以客戶一般會(huì)選擇性價(jià)比高的工字型非屏蔽電感或者普通的片式非屏蔽電感，由于空調(diào)內(nèi)部空間的限制，從而導(dǎo)致DC-DC的電感距離220VAC強(qiáng)電的線束較近，這樣導(dǎo)致DC-DC的電場(chǎng)輻射和電感的漏磁輻射會(huì)直接（耦合）到220VAC電源線上，從而在DC-DC倍數(shù)工作頻率點(diǎn)傳導(dǎo)不能滿足測(cè)試要求。抖頻功能可以有效解決這個(gè)問題，通過（示波器）FFT分析可以明顯看到效果，如一倍頻點(diǎn)峰值能量降低了52%，三倍頻點(diǎn)降低了55%。

圖

3.

FFT測(cè)試對(duì)比

優(yōu)勢(shì)2

超強(qiáng)抗干擾能力

峰值（電流）模式控制方式，抗干擾能力強(qiáng)，超快的輸入電壓調(diào)整率，非常容易通過浪涌及脈沖群測(cè)試。

由于空調(diào)壓縮機(jī)功率很大，壓縮機(jī)的啟停都很容易導(dǎo)致DC-DC的輸入有高頻浪涌或者過沖電壓（信號(hào)），KP522302E良好電壓調(diào)整率保證了精準(zhǔn)的輸出電壓控制，同時(shí)也提高了系統(tǒng)可靠性。

圖4.2Alo（ad），12VIN——>15VIN，SR=50V/ms

圖5.

2Aload，15VIN——>12VIN，SR=50V/ms

優(yōu)勢(shì)3

VINUVLO功能

空調(diào)里面DC-DC一般都是用作12V轉(zhuǎn)5V的應(yīng)用，而DC-DC的最低工作電壓一般都能支持到4.5V左右，KP522302E的EN管腿內(nèi)置帶遲滯功能500mV的基準(zhǔn)，可以通過外置分壓電阻實(shí)現(xiàn)VIN上升閾值和下降閾值的設(shè)定，避免緩慢上電或掉電導(dǎo)致的系統(tǒng)鎖死、復(fù)位或者屏閃等問題。

圖6.

VINUVLO閾值設(shè)置

優(yōu)勢(shì)4

全套兼容方案

SOT23-6封裝，非常友好支持單面（PCB），提供17V中壓，30V和36V高壓全套兼容解決方案。

優(yōu)勢(shì)5

高轉(zhuǎn)換效率

內(nèi)置72mΩ

的上MOS和35mΩ

的下MOS，12V轉(zhuǎn)5V峰值效率可達(dá)94%。另外提供PFM和FPWM兩種模式芯片，PFM版本在10mA時(shí)效率可達(dá)90%，可以進(jìn)一步助力空調(diào)提高能效。

圖7.

KP522302E效率曲線

(VOUT=5V,L1=8.2μH,DCR=60mΩ)

表2.DC-DC方案選型表

柵極驅(qū)動(dòng)方案

方案1

柵極驅(qū)動(dòng)器

KP8563X是一款650V耐壓，拉電流/灌電流分別為200mA/350mA的三相半橋柵極（驅(qū)動(dòng)器），專用于驅(qū)動(dòng)（MOSFET）和（IGBT）而設(shè)計(jì)。開關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)壓可達(dá)-7V以上和至少50V/ns電壓變化率，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)。芯片同時(shí)集成了欠壓閉鎖、具有自動(dòng)故障清除功能的過流保護(hù)、故障指示以及使能功能。欠壓閉鎖保護(hù)功能，防止功率管在過低的電壓下工作。過流保護(hù)閾值可通過外部電阻調(diào)節(jié)，系統(tǒng)外圍電路簡(jiǎn)單。漏極開路的故障輸出信號(hào)可在發(fā)生過流或欠壓關(guān)斷時(shí)提供指示信號(hào)。集成使能功能，可控制芯片工作與否。

KP8530X是一款650V耐壓，集成自舉（二極管）的半橋柵極驅(qū)動(dòng)器，具有0.3A拉電流和0.6A灌電流能力，專用于驅(qū)動(dòng)功率（MOSFETs）或IGBTs。KP8530X具有良好的電流輸出及出色的抗瞬態(tài)干擾能力，在輸入邏輯引腳-5V，開關(guān)節(jié)點(diǎn)VS-7V情況下可保證系統(tǒng)正常工作?？芍С种辽?0V/ns的dv/dt變化。同時(shí)具有完善保護(hù)功能，包括：輸入浮空或輸入脈沖寬度不足時(shí)，輸出保持低電平。內(nèi)置互鎖和死區(qū)保護(hù)功能，可防止高低側(cè)驅(qū)動(dòng)同時(shí)打開，同時(shí)芯片具有高側(cè)和低側(cè)UVLO保護(hù)。

表3.柵極驅(qū)動(dòng)器選型表

方案2

低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器

KP85751是一款25V耐壓,2通道，5A電流驅(qū)動(dòng)能力的低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)芯片，高達(dá)5A的灌和吸電流能力可加快功率器件開關(guān)速度，降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。同時(shí)該芯片支持25V電源電壓，提高了系統(tǒng)的魯棒性，良好的通道傳播延遲和匹配為嚴(yán)格的（工業(yè)）和大家電應(yīng)用提供了高可靠性設(shè)計(jì)。

表4.低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器選型表

（電機(jī)）驅(qū)動(dòng)方案

方案1

（步進(jìn)電機(jī)）驅(qū)動(dòng)器

KP83130是一款具有1.5A峰值驅(qū)動(dòng)電流和0.8A持續(xù)電流能力的雙H橋馬達(dá)（驅(qū)動(dòng)芯片），可以控制馬達(dá)進(jìn)入正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車、滑行和低功耗睡眠模式。該芯片集成了欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)、輸出短路保護(hù)等功能。

表5